中國IPv6發展步入黃金時代

7月30日下午,廣州南沙。

滿頭銀髮的鄔賀銓院士一行匆匆走進“2020年下一代互聯網峰會”的會場,在落座前他停頓了一下,專門跟CERNET網絡中心副主任李星教授握了下手。這次有意無意的握手未必會被攝影器材抓拍下來,卻無形中表達了某種歷史隱喻:兩人多年來為IPv6鼓與呼,做而行,共同經歷了IPv6起步時後來居上的“白銀時代”,以及之後十餘年無可奈何的“青銅時代”,如今IPv6在中國終於步入令人振奮的“黃金時代”,他們兩位心中應該也是感慨萬千吧。

念念不忘,必有迴響。這其中濃縮的,卻是中國互聯網先驅、科研人員的遠見與堅持,以及一個時代的嗟嘆和反思。

實際上,在一年前舉行的“2019中國IPv6發展論壇”上,李星教授已經發出了互聯網界的“李約瑟之問”:作為世界上最早開展IPv6研究和實踐的國家之一,如果 20多年前我國就推出IPv6 部署行動計劃,如今全球 IPv6將會是什麼格局?

每個熟悉IPv6歷史的人自然明白他的言下之意:上世紀90年代的中國是全球最早開展IPv6研究和實踐的國家之一,為什麼到現在為止中國依然不是IPv6大國,甚至一度在部署方面遠遠落後於其他國家?

這個問題放到當前中美兩國在經濟、科技等領域全面競爭的大背景下重新審視尤有深意,無論能否找到答案,我們都需要重溫和覆盤兩國在下一代互聯網 IPv6 方面競爭和反轉的歷史,希冀從中找出某些規律,對今後我國科研趨勢把握以及其他大型的科研項目有所借鑑。

白銀時代:一鳴驚人

我們先將時鐘撥回到1973年,美國的Vint Cerf和Robert Khan等眾多互聯網先驅們經過不懈的努力,終於向世界奉上了奠定互聯網大規模推廣和應用基礎的TCP/IP協議。

當IPv4協議(互聯網協議第四版)在1981年問世的時候,工程師們總共設計了43億個IP地址,這一數量對於當時的用戶來說完全是個天文數字,然而時代的確是限制了科學家們的想象力:截至今年3月,僅中國的互聯網用戶就突破9億,按照一箇中國人有三個聯網終端(筆記本、手機、PAD)計算,就會佔據全球一半還多的IPv4地址。但實際上中國僅有3.38億IPv4地址,人均還不到0.45個。目前,全球IPv4地址均已耗盡,這個問題不解決,地址危機將直接影響全球互聯網的發展進程。

IPv6因此應運而生,作為互聯網協議的第六版,它將IPv4的32位地址格式擴展至128位,相應的IPv6有擁有2的128次方個地址,相當於地球上每一平方米可以獲得10的26次方個地址。這意味著,如果需要,地球上每一粒沙子都可以擁有一個IP地址。

對於1994年才全功能接入中國的互聯網,我們的接受程度是一個逐步加快的過程,然而

對於被譽為下一代互聯網的IPv6,相比美國一開始的“漫不經心”,中國某些學術機構和個人卻表現出了驚人的預見性和超前意識,這也為中國在互聯網基礎設施和核心技術突破的後來居上提供了某種可能和契機。

在IPv6誕生的相當長的一段時間裡,作為互聯網以及TCP/IP協議發源地的美國除了2003年左右比較重視並在有限範圍內推進之外,IPv6長期被忽視。這可以歸結為相對需求的經濟命題,當時,全世界大部分的網絡資源和核心技術都掌握在美國人的手裡,70%以上的IP地址為美國所有,互聯網原有的架構並不影響他們的發展戰略和運營商盈利空間,因此他們很少感受來自地址容量緊張的壓力。

當包括美國在內的全球大部分國家對IPv6還沒有充分重視的時候,中國已經走在前面。1997年,清華大學李星教授領銜的研究組就建立了中國第一個IPv6試驗網,並於1998 年代表 CERNET接入到全球 IPv6 試驗網 6Bone,這是中國下一代互聯網發展進程中的標誌性事件,意味著我國正式踏上IPv6研究和發展之路,這早於絕大多數國家和地區,歐盟的IPv6研究始於2000年,美國的教育網接觸IPv6則是在2002年以後了。

之後在鄔賀銓院士等專家的推動下,國家開始重視IPv6網絡的建設。2003 年,在 57 位院士建議下,經國務院批覆,8個部委聯合啟動中國下一代互聯網示範工程CNGI。由於IPv6與IPv4不兼容,包括國際IETF推廣以及國內外大多數運營商都採用的是雙棧技術,但

承擔CNGI-CERNET2建設的中國教育和科研計算機網當時已經認定IPv6必然是未來互聯網建設的趨勢,在吳建平院士帶領的CERNET專家委員會的堅持下,決心要建設純IPv6的主幹網絡,一步到位,這才有了現在全球規模最大的採用純IPv6技術的下一代互聯網主幹網CERNET2,並創新性地提出了真實源地址驗證技術及IPv6翻譯過渡技術IVI。2006年,互聯網之父Vint Cerf參觀CERNET2 之後熱情稱讚,認為在下一代互聯網的建設上,中國走在了美國的前面。

根據國際互聯網組織的統計,當時全世界IPv6互聯網普及率排名中國第一,美國第二。從用戶數量來看,中國是500萬,基本都是CERNET2的用戶,美國僅為200萬。如果按照這個步伐和速率走下去,更大程度的後來居上和 IPv6 超前普及完全可以期待。

就在此時,歷史開了一個很大的玩笑,我國整體上的IPv6發展熱潮突然“熄火”,這段在互聯網核心技術和IPv6部署暫時領先的“白銀時代”戛然而止。

青銅時代:劇情反轉

正當中國IPv6發展停滯不前的時候,世界上其他國家卻慢慢反應過來了。

原因也很簡單,隨著互聯網的快速發展和用戶的高速增長,越來越多的國家認識到,互聯網是關係國民經濟和社會發展的重要基礎設施,其治理更是深刻地影響著全球經濟格局、利益格局和安全格局。

基於互聯網協議第四版(IPv4)的全球互聯網正面臨著網絡地址消耗殆盡、服務質量難以保證等制約性問題,加快構建高速率、廣普及、全覆蓋、智能化的下一代互聯網(IPv6)成為當務之急。

美國很快也從一開始的漫不經心,變得“認真”起來。谷歌等巨頭們開始部署IPv6,學術網Internet2開通IPv6,設備商提供IPv6解決方案,運營商提供IPv6服務,操作系統全面支持IPv6。2012年發佈《政府IPv6應用指南/規劃路線圖》全面推動IPv6的商用部署。隨著網絡寬帶化改造和LTE網絡的建設,美國IPv6商用化進程明顯加速,IPv6地址申請量位居全球第一,IPv6 網絡覆蓋規模比例超過40%,主流ICP 內容服務商全面支持IPv6。

其他國家和地區也沒有閒著,歐盟發佈文件要求運營商和大型網絡部署IPv6,用政府採購促進和帶動IPv6發展和佈局,為推動歐洲IPv6網絡研究,歐盟投入約一億歐元資金,在這個過程中,比利時因為“地利”搭上了歐盟的順風車,成為IPv6部署的最大受益者,由於其首都布魯塞爾是歐盟總部所在地,它順勢發展為全世界IPv6部署率最高的國家之一。

有趣的一幕發生在我們的鄰國印度身上。2010年,當時印度的互聯網用戶僅2000萬。IPv6論壇主席Latif Ladid還在一次國際會議上表示,印度方面並不重視IPv6網絡技術,對IPv4向IPv6網絡過渡不積極,與中國相比不在同一個級別上。然而包括他在內的大多數人絕對沒有想到,就在短短9年之後,印度的IPv6用戶數突破3億,是全球IPv6用戶數的一半還多。

反觀中國IPv6的發展,則一度陷入了雷聲大、雨點小的尷尬境地。儘管我國是全世界最早開展IPv6研發和應用的國家之一,卻“起了個大早,趕了個晚集”。原因比較多:一是用戶長期在IPv4環境下獲取網絡服務,習慣於用私有地址通過NAT上網,還沒有形成對固定IP地址的使用習慣和強烈訴求,因而未能給網絡運營商造成向IPv6演進的足夠壓力;二是中國互聯網企業整體上缺乏國際競爭力,缺乏像谷歌、亞馬遜那樣擁有著極強社會責任感的大企業向IPv6遷移;三是網絡運營商和信息提供商之間沒有形成合力;四是政府決策部門和產業領域受到一些五花八門技術的干擾,等等。

這段大逆轉可以稱之為中國IPv6發展史上的“青銅時代”。當然,

即便是在這個“萬馬齊喑”的時期,中國IPv6的研究者和實踐者從來沒有放棄過呼籲和努力,像鄔賀銓院士、吳建平院士是其中的重要代表,他們依然以自己的滿腔熱情投入到推動中國IPv6發展的事業當中。

他們的心血沒有白費,2017年,曙光再現。

黃金時代:突飛猛進

2016年11月,全球互聯網最具權威的技術標準化組織——國際互聯網工程任務組(IETF)的體系結構委員會(IAB)發佈了一個聲明,希望未來的互聯網協議標準全部基於IPv6來制定,新設備和新的擴展協議不再兼容IPv4。

這個公告發出了非常明確的信號,表明IETF正式確認未來互聯網將建立在IPv6的基礎上。也因此,IPv6成為互聯網技術無可爭議的發展趨勢和方向,而對於以“萬物互聯”為目標的物聯網,IPv6同樣是下一代人類智能生活的樞紐工程。同時這也意味著,中國IPv6的發展已經到了時不我待的緊急時刻,相比很多國家,我們已經落後太多了。

一年後,中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《推進互聯網協議第六版(IPv6) 規模部署行動計劃》(以下簡稱《行動計劃》),明確指出我國基於 IPv6的下一代互聯網發展的總體目標、路線圖、時間表和重點任務,提出用5到10年的時間,形成下一代互聯網自主技術體系和產業生態,建成全球最大規模的IPv6商業應用網絡,是加快推進我國 IPv6 規模部署、促進互聯網演進升級和健康創新發展的行動指南。

IPv6規模部署的集結號已經吹響,平時離散的所有建設力量集結成軍,齊頭並進。自《行動計劃》發佈以來,政府部門、中央企業、基礎電信企業、互聯網企業、通信設備製造企業、科研機構等迅速行動起來,紛紛制定具體的落地實施方案和工作計劃,加快 IPv6 升級改造,效果有目共睹。

目前,中國已分配IPv6 地址的用戶數快速增長,IPv6 活躍用戶數顯著增加,截至2020年7月,我國IPv6規模部署取得重大進展,IPv6活躍用戶已達3.62億,約佔中國網民的40.01%,IPv6地址資源位居全球第二。

據APNIC統計數據顯示,截至2019年7月1日,我國IPv6用戶數增長迅速,全球排名從2019年初的第66位躍至第6位,釋放出巨大的可持續發展動能。

而放眼世界,推進IPv6規模部署專家委員會主任、中國工程院院士鄔賀銓的預測,全球IPv6正在步入發展快車道,未來5年裡,全球IPv6用戶的佔比將達到70%以上,這其中必然有中國的重要貢獻。

在今年廣州南沙舉行的“2020全球IPv6下一代互聯網峰會”上,由中國工程院院士鄔賀銓、互聯網之父 Vinton Cerf、全球IPv6論壇主席Latif Ladid、下一代互聯網國家工程中心主任劉東等國內外專家還在中國正式發佈了全球首份“推進IPv6規模部署向純IPv6發展聯合倡議”,倡議將2020年作為全球大規模加速部署純IPv6的元年,呼籲所有人參與到純IPv6最佳實踐的貢獻中來,共同推進純IPv6規模部署與IPv6融合技術,為當前數字經濟和未來的繁榮做出更加重要的貢獻。

這無疑體現了我國在IPv6部署方面的遠見和決心。

更讓人驚喜的是在技術認知層面,大部分人都已經意識到,IPv6是下一代互聯網創新的起點。在互聯網發展的歷程上,數據通信產業經歷了Native IP、MPLS兩代協議。下一步,應該依託我國IPv6規模部署進展成果,整合IPv6相關產業鏈力量,加強基於IPv6下一代互聯網技術體系創新,從網絡路由協議、管理自動化、智能化及安全等方向積極開展IPv6創新研究、試驗驗證、應用示範,不斷完善IPv6技術標準體系,將有力提升我國在下一代互聯網領域的國際競爭力。

政府堅定部署,業界堅定執行,學界堅定支撐,中國IPv6進入黃金時代,名副其實。

當然,我們還要看到困難,不斷尋找最優解,尤其是要解決IPv6技術創新方面的阻礙、瓶頸以及部署動力問題,這樣才能夠保障IPv6規模部署乘風波浪,儘快成為我國物聯網、5G、雲計算等新興技術的基礎和底層邏輯。

來源:《中國教育網絡》雜誌(9月刊)


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